2.1.2 C3植物和C4植物.ppt

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1、二、二、C3C3植物和植物和C4C4植物植物C3C3植物和植物和C4C4植物植物v什么叫什么叫C C4 4植物？举例。植物？举例。光合作用时光合作用时COCO2 2中的中的C C首先转移到首先转移到C C4 4里，然里，然后再转移到后再转移到C C3 3中的植物，叫做中的植物，叫做C C4 4植物。植物。例如：玉米、甘蔗、高粱等热带植物。例如：玉米、甘蔗、高粱等热带植物。v什么叫什么叫C C3 3植物？举例。植物？举例。光合作用时光合作用时COCO2 2中的中的C C直接转移到直接转移到C C3 3里的植里的植物，叫做物，叫做C C3 3植物。植物。例如：小麦、水稻、大麦、大豆、马铃薯、例如：

2、小麦、水稻、大麦、大豆、马铃薯、菜豆和菠菜等温带植物。菜豆和菠菜等温带植物。C3植物植物C4植物植物CO2+C5 2C3CO2固定固定CO2 途径途径 C4 C3C3C3植物和植物和C4C4植物植物C C3 3植物和植物和C C4 4植物叶片结构的特点植物叶片结构的特点C C3 3植物植物植物植物C C4 4植物植物植物植物维管束维管束鞘细胞叶肉细胞C C3 3植物与植物与C C4 4植物维管束鞘的比较植物维管束鞘的比较 C3植物叶片中的维管束鞘细胞不含叶绿体，维管束鞘以外的叶肉细胞排列疏松，但都含有叶绿体C3植物叶植物叶片结构片结构表皮表皮叶肉叶肉叶脉叶脉栅栏组织栅栏组织海绵组织海绵组织维管

3、束维管束维管束鞘维管束鞘含叶含叶绿体绿体不含叶不含叶绿体绿体 C4植物的叶片中，围绕着维管束的是呈“花环型”的两圈细胞：里面的一圈是维管束鞘细胞，外面的一圈是一部分叶肉细胞。C4植物中构成维管束植物中构成维管束鞘的细胞比较大，里面含有鞘的细胞比较大，里面含有没有基粒的叶绿体，这种叶没有基粒的叶绿体，这种叶绿体不仅数量比较多，而且绿体不仅数量比较多，而且个体比较大，叶肉细胞则含个体比较大，叶肉细胞则含有正常的叶绿体。有正常的叶绿体。维管束鞘细胞维管束鞘细胞叶肉细胞叶肉细胞细胞细胞大小大小是否是否含叶绿体含叶绿体排列排列是否是否含叶绿体含叶绿体C C3 3植植物物C C4 4植植物物小栅栏组织栅栏

4、组织海绵组织海绵组织“花环状花环状”地地围绕在维管束围绕在维管束鞘细胞的外面鞘细胞的外面不含大含没有基粒的叶含没有基粒的叶绿体，叶绿体数绿体，叶绿体数多、个体大多、个体大含有含有C C3 3植物和植物和C C4 4植物叶片结构的特点植物叶片结构的特点部分部分C4C4植物植物高梁甘蔗 粟(谷子,小米)苋菜玉米C4C4植物的优势植物的优势在高温、光照强烈和干旱的条件下，绿色植物在高温、光照强烈和干旱的条件下，绿色植物的气孔关闭。这时，的气孔关闭。这时，C4C4植物能够利用叶片内细植物能够利用叶片内细胞间隙中含量很低的胞间隙中含量很低的CO2CO2进行光合作用，而进行光合作用，而C3C3植物则不能。

5、这就是植物则不能。这就是C4C4植物比植物比C3C3植物具有较植物具有较强光合作用的原因之一。强光合作用的原因之一。C4C4植物比植物比C3C3植物高等。约植物高等。约7575的的C4C4植物集中植物集中在单子叶植物的禾本科中。热带和亚热带地区在单子叶植物的禾本科中。热带和亚热带地区C4C4植物比较多。同植物比较多。同C3C3植物相比，植物相比，C4C4植物叶脉植物叶脉的颜色比较深。的颜色比较深。三、提高农作物的光能利用率三、提高农作物的光能利用率光能利用率光能利用率v什么叫光合作用效率？什么叫光合作用效率？绿色植物通过光合作用制造的有机物中所含有绿色植物通过光合作用制造的有机物中所含有绿色植

6、物通过光合作用制造的有机物中所含有绿色植物通过光合作用制造的有机物中所含有的能量，与光合作用中吸收的光能的比值。的能量，与光合作用中吸收的光能的比值。的能量，与光合作用中吸收的光能的比值。的能量，与光合作用中吸收的光能的比值。光能利用率光能利用率=光合作用制造的有机物中所含能量光合作用制造的有机物中所含能量这块土地所接受的太阳能这块土地所接受的太阳能v从化学反应式的角度来分析光合作用，若要从化学反应式的角度来分析光合作用，若要提高光合作用有机物的生成量，我们可采取提高光合作用有机物的生成量，我们可采取哪些积极有效的措施？哪些积极有效的措施？CO2+H2O （CH2O）+O2 光能光能光能光能叶

7、绿体叶绿体叶绿体叶绿体v从光合作用的原料看：从光合作用的原料看：增加作物周围的二氧化碳浓度。增加作物周围的二氧化碳浓度。增加作物周围的二氧化碳浓度。增加作物周围的二氧化碳浓度。合理灌溉，增加植物体内的水分来增加光合作合理灌溉，增加植物体内的水分来增加光合作合理灌溉，增加植物体内的水分来增加光合作合理灌溉，增加植物体内的水分来增加光合作用的原料。用的原料。用的原料。用的原料。CO2+H2O （CH2O）+O2 光能光能光能光能叶绿体叶绿体叶绿体叶绿体v从光合作用的条件看：从光合作用的条件看：增加光照增加光照增加光照增加光照 延长光照时间；补充人工光照、多季种植。延长光照时间；补充人工光照、多季种

8、植。延长光照时间；补充人工光照、多季种植。延长光照时间；补充人工光照、多季种植。增加光合面积；合理密植、套种、间作。增加光合面积；合理密植、套种、间作。增加光合面积；合理密植、套种、间作。增加光合面积；合理密植、套种、间作。控制光照强弱；控制光照强弱；控制光照强弱；控制光照强弱；增加矿质元素的供应，提高叶绿素含量。增加矿质元素的供应，提高叶绿素含量。增加矿质元素的供应，提高叶绿素含量。增加矿质元素的供应，提高叶绿素含量。控制温度，大棚作物白天可适当升高温度，夜控制温度，大棚作物白天可适当升高温度，夜控制温度，大棚作物白天可适当升高温度，夜控制温度，大棚作物白天可适当升高温度，夜晚适当降低温度。

9、晚适当降低温度。晚适当降低温度。晚适当降低温度。CO2+H2O （CH2O）+O2 光能光能光能光能叶绿体叶绿体叶绿体叶绿体（一）光照强度的控制（一）光照强度的控制v不同的农作物，对光照强弱的需求不同。不同的农作物，对光照强弱的需求不同。v应根据植物的生活习性因地制宜地种植植物。应根据植物的生活习性因地制宜地种植植物。阳生植物阳生植物阳生植物阳生植物阴生植物阴生植物阴生植物阴生植物：喜阳光充足环境。：喜阳光充足环境。：喜阳光充足环境。：喜阳光充足环境。(如：水稻、小麦、玉米等如：水稻、小麦、玉米等如：水稻、小麦、玉米等如：水稻、小麦、玉米等)：喜潮湿、背阴环境。：喜潮湿、背阴环境。：喜潮湿、背

10、阴环境。：喜潮湿、背阴环境。(如：胡椒、三七、人参等如：胡椒、三七、人参等如：胡椒、三七、人参等如：胡椒、三七、人参等)阳生植物与阴生植物的比较阳生植物与阴生植物的比较A AB B光照强度光照强度0 0吸吸收收COCO2 2阳生植物阳生植物阴生植物阴生植物B B：光补偿点光补偿点C C：光饱和点光饱和点C C（二）二氧化碳的供应（二）二氧化碳的供应v植物对植物对COCO2 2的需求的需求空气中的空气中的空气中的空气中的COCOCOCO2 2 2 2一般占空气体积的一般占空气体积的一般占空气体积的一般占空气体积的0.03%0.03%0.03%0.03%，当植，当植，当植，当植物旺盛生长时，所需的

11、物旺盛生长时，所需的物旺盛生长时，所需的物旺盛生长时，所需的COCOCOCO2 2 2 2就更多，若只靠空就更多，若只靠空就更多，若只靠空就更多，若只靠空气中气中气中气中COCOCOCO2 2 2 2本身的浓度差所造成的扩散作用满足本身的浓度差所造成的扩散作用满足本身的浓度差所造成的扩散作用满足本身的浓度差所造成的扩散作用满足不了不了不了不了COCOCOCO2 2 2 2的需求。的需求。的需求。的需求。v如何提高空气中如何提高空气中COCO2 2的浓度？的浓度？作物需要良好的通风，使大量空气通过叶面，作物需要良好的通风，使大量空气通过叶面，作物需要良好的通风，使大量空气通过叶面，作物需要良好的

12、通风，使大量空气通过叶面，使光合作用正常进行。使光合作用正常进行。使光合作用正常进行。使光合作用正常进行。齐民要术齐民要术齐民要术齐民要术记载：记载：记载：记载：“正其行，通其风正其行，通其风正其行，通其风正其行，通其风”。（二）二氧化碳的供应（二）二氧化碳的供应v如何增加二氧化碳的供应如何增加二氧化碳的供应确保良好的通风状况。确保良好的通风状况。温室作物可增施农家肥料或使用二氧化碳温室作物可增施农家肥料或使用二氧化碳发生器等。发生器等。COCO2 2含量含量光光合合作作用用强强度度0 0C C3 3植物植物C C4 4植物植物（二）二氧化碳的供应（二）二氧化碳的供应OOa ab bc cd

13、de e光光合合作作用用的的强强度度二氧化碳的浓度二氧化碳的浓度二氧化碳的浓度二氧化碳的浓度 a ba ba ba b：CO2CO2CO2CO2太低，农作物消耗光合产物；太低，农作物消耗光合产物；太低，农作物消耗光合产物；太低，农作物消耗光合产物；b cb cb cb c：随：随：随：随CO2CO2CO2CO2的浓度增加，光合作用强度增强；的浓度增加，光合作用强度增强；的浓度增加，光合作用强度增强；的浓度增加，光合作用强度增强；c dc dc dc d：CO2CO2CO2CO2浓度再增加，光合作用强度保持不变；浓度再增加，光合作用强度保持不变；浓度再增加，光合作用强度保持不变；浓度再增加，光合

14、作用强度保持不变；d ed ed ed e：CO2CO2CO2CO2浓度超过一定限度，将引起原生质体中浓度超过一定限度，将引起原生质体中浓度超过一定限度，将引起原生质体中浓度超过一定限度，将引起原生质体中毒或气孔关闭，抑制光合作用。毒或气孔关闭，抑制光合作用。毒或气孔关闭，抑制光合作用。毒或气孔关闭，抑制光合作用。v哪些必需元素会影响光合作用？哪些必需元素会影响光合作用？N N：是各种酶以及是各种酶以及是各种酶以及是各种酶以及NADPNADPNADPNADP+和和和和ATPATPATPATP的重要组成成的重要组成成的重要组成成的重要组成成分。分。分。分。P P：是叶绿体膜、是叶绿体膜、是叶绿体

15、膜、是叶绿体膜、NADPNADPNADPNADP+和和和和ATPATPATPATP的重要组成的重要组成的重要组成的重要组成成分。成分。成分。成分。K K：在合成糖类，以及将其运输到块根、块茎在合成糖类，以及将其运输到块根、块茎在合成糖类，以及将其运输到块根、块茎在合成糖类，以及将其运输到块根、块茎和种子等器官过程中起作用。和种子等器官过程中起作用。和种子等器官过程中起作用。和种子等器官过程中起作用。MgMg：叶绿素叶绿素叶绿素叶绿素的重要组成成分。的重要组成成分。（三）必需矿质元素的供应（三）必需矿质元素的供应（三）必需矿质元素的供应（三）必需矿质元素的供应缺缺缺缺磷磷磷磷的作物的作物的作物的

16、作物缺缺缺缺钾钾钾钾的作物的作物的作物的作物缺缺缺缺氮氮氮氮的作物的作物的作物的作物因素因素影影 响响措措 施施 光照光照强弱强弱阳生植物在阳光充裕的地方生长得好，阳生植物在阳光充裕的地方生长得好，在荫蔽的地方生长得不好；阴生植物在荫蔽的地方生长得不好；阴生植物正好相反；胡椒等在光照太强条件下正好相反；胡椒等在光照太强条件下生长得不好。生长得不好。阳生植物种植在阳生植物种植在阳生植物种植在阳生植物种植在阳光充足的地方；阳光充足的地方；阳光充足的地方；阳光充足的地方；阴生植物种植在阴生植物种植在阴生植物种植在阴生植物种植在荫蔽的地方荫蔽的地方荫蔽的地方荫蔽的地方 COCO2 2浓度浓度植物光合作

17、用的强度随植物光合作用的强度随COCO2 2浓度的增浓度的增加而增加，但达到一定浓度后，光合加而增加，但达到一定浓度后，光合作用强度就不再增加或增加很少。作用强度就不再增加或增加很少。通风、在温室中通风、在温室中通风、在温室中通风、在温室中增加增加增加增加COCOCOCO2 2 2 2浓度浓度浓度浓度 矿质矿质元素元素N N：是酶、是酶、NADPNADP、ATPATP的组成成分，的组成成分，过多引起倒伏过多引起倒伏P P：叶绿体膜的组成成分，缺少影响叶绿体膜的组成成分，缺少影响光合作用光合作用K K：促进糖类运输到茎和种子等促进糖类运输到茎和种子等MgMg：是叶绿素的重要组成成分是叶绿素的重要

18、组成成分合理施肥，因时、合理施肥，因时、合理施肥，因时、合理施肥，因时、因农作物施肥因农作物施肥因农作物施肥因农作物施肥小小 结结第二节第二节 生物固氮生物固氮大豆根瘤豌豆根瘤固氮途径：生物固氮、闪电固氮、工业固氮。生物固氮的优势：生物固氮的优势：1.减少使用化肥量，降低农业生产成本。减少使用化肥量，降低农业生产成本。2.减少生产化肥，节约能源。减少生产化肥，节约能源。3.减少减少N、P的排放，减弱水体富营养化。的排放，减弱水体富营养化。减少环境污染。减少环境污染。4.增加可利用增加可利用N肥，提高农作物产量。肥，提高农作物产量。第二节第二节 生物固氮生物固氮氮在植物体中的含量与作用氮在植物体

19、中的含量与作用1)、氮在植物体中含量很小、氮在植物体中含量很小2)、氮是构成、氮是构成蛋白质蛋白质的主要成分，占其含量的的主要成分，占其含量的1618，而细胞质、细胞核和酶都含有蛋，而细胞质、细胞核和酶都含有蛋白质，所以氮也是白质，所以氮也是细胞质、细胞核细胞质、细胞核和和酶酶的组的组成成分。成成分。3)、核酸、辅酶、磷脂、叶绿素核酸、辅酶、磷脂、叶绿素等化合物中都等化合物中都含有氮。含有氮。所以氮为所以氮为基本生命元素基本生命元素，必须不断补充必须不断补充氮素氮素第二节第二节 生物固氮生物固氮什么叫做生物固氮？什么叫做生物固氮？固氮微生物固氮微生物将大气中的将大气中的N N2 2还原为还原为

20、NHNH3 3的过程。的过程。共生固氮微生物共生固氮微生物自生固氮微生物自生固氮微生物根瘤菌根瘤菌豆科植物豆科植物放线菌放线菌非豆科植物非豆科植物蓝藻蓝藻水生蕨类等水生蕨类等圆褐固氮菌（好氧）圆褐固氮菌（好氧）梭菌（厌氧）梭菌（厌氧）鱼腥藻等为代表的固氮蓝藻鱼腥藻等为代表的固氮蓝藻固氮微生物有哪些种类？固氮微生物有哪些种类？原核原核生物生物无核仁、核膜、染色体等结构，无核仁、核膜、染色体等结构，有有DNADNA和核糖体和核糖体根瘤菌结构特点根瘤菌结构特点：异养需氧异养需氧型的型的细菌细菌(有氧呼吸的场所在细胞膜有氧呼吸的场所在细胞膜)根瘤菌的新陈代谢类型根瘤菌的新陈代谢类型：1 1）根瘤菌只有

21、）根瘤菌只有侵入豆科植物根侵入豆科植物根内才能固氮。内才能固氮。2 2）不同的根瘤菌各自只能侵入）不同的根瘤菌各自只能侵入特定种类特定种类的豆的豆科植物。（科植物。（特异性特异性）根瘤菌的固氮特点根瘤菌的固氮特点：共生固氮微生物共生固氮微生物（二）氮循环（二）氮循环工业工业工业工业固氮固氮固氮固氮高能高能高能高能固氮固氮固氮固氮生物生物生物生物固氮固氮固氮固氮有机氮有机氮有机氮有机氮合成合成合成合成氨化作用氨化作用氨化作用氨化作用硝化作用硝化作用硝化作用硝化作用反硝化作用反硝化作用反硝化作用反硝化作用OO2 2不足不足不足不足硝化细菌硝化细菌硝化细菌硝化细菌反硝化细菌反硝化细菌反硝化细菌反硝化

22、细菌亚硝亚硝亚硝亚硝酸盐酸盐酸盐酸盐（三（三)生物固氮在农业生产中的应用生物固氮在农业生产中的应用1）含氮肥料含氮肥料的施用的施用2）生物固氮生物固氮1.土壤可通过哪两条途径获得氮素？土壤可通过哪两条途径获得氮素？选择与该种豆科植物相适应的选择与该种豆科植物相适应的选择与该种豆科植物相适应的选择与该种豆科植物相适应的根瘤菌根瘤菌根瘤菌根瘤菌进行进行进行进行拌种拌种拌种拌种 新开垦的农田新开垦的农田新开垦的农田新开垦的农田和和和和未种植过豆科作物的土壤未种植过豆科作物的土壤未种植过豆科作物的土壤未种植过豆科作物的土壤2.提高豆科作物产量的有效措施是什么提高豆科作物产量的有效措施是什么？8 810

23、107 7t t4 410108 8t t3.豆科植物在农业生产上有何应用？豆科植物在农业生产上有何应用？制作制作绿肥绿肥-直接耕埋直接耕埋或或堆沤堆沤饲养家畜饲养家畜，再将家畜的粪便还田，再将家畜的粪便还田 将固氮细菌体内的将固氮细菌体内的固氮基因转移固氮基因转移到非到非豆科粮食作物豆科粮食作物的细胞内，在固氮基因的调的细胞内，在固氮基因的调控下，让非豆科粮食作物的细胞内控下，让非豆科粮食作物的细胞内合成出合成出固氮酶固氮酶并且并且固氮固氮，这是解决非豆科粮食作，这是解决非豆科粮食作物自行固氮的一条重要途径，这一途径叫物自行固氮的一条重要途径，这一途径叫做做固氮基因工程固氮基因工程。（四）生

24、物固氮研究前景（四）生物固氮研究前景固氮基因工程：固氮基因工程：v一、概念：是指固氮微生物将大气中的氮还原成氨的过程v二、固氮微生物的种类共生固氮微生物共生固氮微生物自生固氮微生物自生固氮微生物生物固氮生物固氮1 1、共生固氮微生物、共生固氮微生物条件：与植物共生时才能固氮条件：与植物共生时才能固氮与与豆科共生：豆科共生：根瘤菌根瘤菌指指与一些与一些绿色植物绿色植物互利共生的固氮微生物互利共生的固氮微生物大大豆豆根根瘤瘤豌豆根瘤豌豆根瘤实例：实例：根瘤菌根瘤菌形态：形态：形态：形态：棒槌形、棒槌形、棒槌形、棒槌形、“T T T T”形或形或形或形或“Y Y Y Y”形形形形结构：结构：结构：结

25、构：原核单细胞原核单细胞原核单细胞原核单细胞代谢类型：代谢类型：异养需氧异养需氧生活方式：生活方式：互利共生互利共生根瘤菌根瘤菌豆科植物豆科植物有机物有机物NH3互利共生互利共生互利共生互利共生（具种属特异性）：一种根瘤菌只能侵入（具种属特异性）：一种根瘤菌只能侵入（具种属特异性）：一种根瘤菌只能侵入（具种属特异性）：一种根瘤菌只能侵入 一种或多种特定种类的豆科植物一种或多种特定种类的豆科植物一种或多种特定种类的豆科植物一种或多种特定种类的豆科植物根瘤的形成根瘤的形成侵入根细胞内侵入根细胞内侵入根细胞内侵入根细胞内繁殖繁殖繁殖繁殖刺激根薄壁细胞分裂刺激根薄壁细胞分裂刺激根薄壁细胞分裂刺激根薄壁

26、细胞分裂组织膨大组织膨大组织膨大组织膨大形成根瘤形成根瘤形成根瘤形成根瘤形态形态：杆菌或短杆菌、荚膜杆菌或短杆菌、荚膜作用作用：固氮；固氮；分泌生长素，促进植株生长和果实发育分泌生长素，促进植株生长和果实发育结构结构：原核单细胞原核单细胞实例实例：圆褐固氮菌圆褐固氮菌2 2、自生固氮微生物、自生固氮微生物独立进行固氮独立进行固氮如何分离出自生固氮微生物？如何分离出自生固氮微生物？代谢类型代谢类型：异养需氧型异养需氧型共生固氮微生物和自生固氮微生物的差别共生固氮微生物和自生固氮微生物的差别常见类型与豆科植物关系代谢类型固氮产物对植物的作用固氮量共生固氮微生物自生固氮微生物根瘤菌根瘤菌圆褐固圆褐固

27、氮氮 菌菌共生有共生有专一性专一性无无异养需异养需氧氧 型型异养需异养需氧氧 型型氨氨氨氨提供氮素提供氮素提供氮提供氮素和生素和生长素长素大大小小生物固氮的意义v生物固氮在自然界氮循环中具有十分重要的作用v氮循环的主要环节有：固氮作用生物体内有机氮的合成氨化作用硝化作用反硝化作用几种微生物在几种微生物在氮循环的作用氮循环的作用及其在及其在生态系统生态系统中的地位中的地位在氮循环中作用代谢类型在生态系统中的地位根瘤菌圆褐固氮菌细菌、真菌硝化细菌反硝化细菌将将N2合成氨合成氨将将N2合成氨合成氨将生物遗体中含氮将生物遗体中含氮化合物转化为氨化合物转化为氨将土壤中氨转将土壤中氨转化为硝酸盐化为硝酸盐

28、硝酸盐硝酸盐亚硝酸亚硝酸盐盐N2异养需氧型异养需氧型异养需氧型异养需氧型异养需氧型异养需氧型自养需氧型自养需氧型异养厌氧型异养厌氧型消费者消费者分解者分解者分解者分解者分解者分解者生产者生产者五、生物固氮在农业生产中的应用v1、对豆科植物进行根瘤菌拌种v2、用豆科植物做绿肥v3、将圆褐固氮菌制成菌剂施用到土壤中v4、通过转基因技术，将固氮基因转到非豆科植物中v如果小麦、水稻等非豆科植物也能自行固氮，将给人类带来哪些方面的好处？v减少施用氮肥，降低粮食成本减少氮肥生产，有利节省能源避免过量施用氮肥造成水体富营养化四生物固氮在农业生产中的应用四生物固氮在农业生产中的应用固定氮素肥料，减少化肥使用量，节约能源固定氮素肥料，减少化肥使用量，节约能源,保护环境保护环境对豆科植物进行根瘤菌拌种，提高产量对豆科植物进行根瘤菌拌种，提高产量用豆科植物做绿肥用豆科植物做绿肥5使用自生固氮菌制剂提供农作物氮素营养，促进农作物生长使用自生固氮菌制剂提供农作物氮素营养，促进农作物生长4通过生物工程手段实现非豆科植物的自行固氮通过生物工程手段实现非豆科植物的自行固氮【过关训练过关训练】五五小节小节返回